第三章 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)

1、第二節(jié) 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 一、起動(dòng)方式1.直接起動(dòng)2.電阻分級(jí)起動(dòng) 二、起動(dòng)電阻的計(jì)算1.圖解法2.計(jì)算法 三、起動(dòng)的過(guò)渡過(guò)程1.起動(dòng)的機(jī)械過(guò)渡過(guò)程2.電樞電感對(duì)起動(dòng)過(guò)程的影響3.5 直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)A、對(duì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程的一般要求 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)足夠大； 起動(dòng)電流要??； 起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)與可靠。B、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的常用的起動(dòng)方法 為了獲得足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的同時(shí)降低起動(dòng)電流，為了獲得足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的同時(shí)降低起動(dòng)電流，起動(dòng)時(shí)一般應(yīng)按照如下步驟進(jìn)行：起動(dòng)時(shí)一般應(yīng)按照如下步驟進(jìn)行：（1 1）首先在勵(lì)磁繞組中加入額定勵(lì)磁電流，以建立滿載）首先在勵(lì)磁繞組中加入額定勵(lì)磁電流，以建立滿載主磁場(chǎng)；主磁場(chǎng)

2、；（2 2）待主磁場(chǎng)建立之后再加入電樞電壓。）待主磁場(chǎng)建立之后再加入電樞電壓。a、電樞回路串電阻起動(dòng)電樞回路串電阻起動(dòng)圖3.19a、b分別給出了他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)采用兩級(jí)電阻起動(dòng)時(shí)的電路圖和相應(yīng)的機(jī)械特性。3.18 直流電動(dòng)機(jī)人工起動(dòng)器的電氣原理圖圖3.19 直流電機(jī)分兩級(jí)起動(dòng)的機(jī)械特性b、降壓起動(dòng)降壓起動(dòng) 圖3.20給出了降壓起動(dòng)過(guò)程中他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。其起動(dòng)過(guò)程與電樞回路串電阻起動(dòng)過(guò)程類(lèi)似。圖3.20 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)過(guò)程降壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是，起動(dòng)電流小，起動(dòng)過(guò)程平滑，能量消耗降壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是，起動(dòng)電流小，起動(dòng)過(guò)程平滑，能量消耗少，因而在直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)中得到廣泛采用。少，因而在直

3、流電力拖動(dòng)系統(tǒng)中得到廣泛采用。一、起動(dòng)方式 直流電動(dòng)機(jī)接上電源后，轉(zhuǎn)速?gòu)牧氵_(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過(guò)程，稱(chēng)為起動(dòng)過(guò)程。 對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的基本要求：（1）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大（2）起動(dòng)電流有限制（3）起動(dòng)設(shè)備要經(jīng)濟(jì)可靠他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)將電動(dòng)機(jī)的電樞投入額定電壓的電源上起動(dòng)。n=0，Ea=0，aaaaRUREUI 起動(dòng)時(shí)：轉(zhuǎn)速 ，相應(yīng)的感應(yīng)電勢(shì) ，起動(dòng)電流 較大。一般情況下， 。0n 0aeEC n NstaUIRNstII)2010(為此，起動(dòng)時(shí)要求滿足：（1） ；（2） 。(2 2.5)stNII(1.11.2)stNTT優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，無(wú)需外加設(shè)備。缺點(diǎn)：沖擊電流大（Ia 可能突增到額定電流的十多倍 ），

4、換向時(shí)易產(chǎn)生火花。適用于容量很小的電動(dòng)機(jī)。改良方式 為了改變直接起動(dòng)時(shí)電流很大的缺點(diǎn)，采用將起動(dòng)電阻串入電樞回路，待轉(zhuǎn)速上升后，逐步將起動(dòng)電阻切除的方式限制起動(dòng)電流。 回想一下3張人為機(jī)械特性圖起動(dòng)過(guò)程起動(dòng)動(dòng)作過(guò)程：a點(diǎn)，K1,K2閉合b點(diǎn)，打開(kāi)K2，K1閉合d點(diǎn)，打開(kāi)K11 圖解解析法圖解解析法1繪制固有機(jī)械特性繪制固有機(jī)械特性 2選取起動(dòng)過(guò)程中的最大電選取起動(dòng)過(guò)程中的最大電流流 I1與電阻切除時(shí)的切換電流與電阻切除時(shí)的切換電流 I2 （或（或T1 與與T2）3畫(huà)出分級(jí)起動(dòng)特性圖畫(huà)出分級(jí)起動(dòng)特性圖 aaRRRRR121TCCRnne2T002TeTnnnRC Cheechehehcnnnnn

5、heecannRR1hecaannRR24根據(jù)轉(zhuǎn)速比計(jì)算出各級(jí)電阻根據(jù)轉(zhuǎn)速比計(jì)算出各級(jí)電阻 1 圖解解析法圖解解析法 給同學(xué)們2分鐘，嘗試把特性圖畫(huà)出來(lái)。如何解決遇到的問(wèn)題呢？ 解析法的計(jì)算方法就能很好的解決圖解法中，I1，I2難以準(zhǔn)確確定的問(wèn)題。 確定起動(dòng)過(guò)程的人為特性曲線的本質(zhì)就是確定各級(jí)的電阻值，各級(jí)電阻值之間有何關(guān)系呢？2 解析法的計(jì)算方法 1. 根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)，估算電動(dòng)機(jī)電樞回路電阻 2. 選取最大電流I1，計(jì)算最大起動(dòng)電阻； 3.決定起動(dòng)電阻級(jí)數(shù) 4.計(jì)算起動(dòng)電流比 5.計(jì)算分段電阻在在b點(diǎn)點(diǎn) 22REUIb在在c點(diǎn)點(diǎn) 11REUIcaRRRRII11221兩級(jí)起動(dòng)時(shí)兩級(jí)起動(dòng)時(shí)

6、 推廣到推廣到m級(jí)起動(dòng)的一般情況級(jí)起動(dòng)的一般情況 ammmmRRRRRRRRII1122112121/ II稱(chēng)為起動(dòng)電流比稱(chēng)為起動(dòng)電流比mammmammaaRRRRRRRRRRR11212121mamRRlglgamRRm 11111222111212211)() 1(RRRRRRRRRRRRRRRRRRRmmmmmmmmmmaaa 例例9-29-2 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：型號(hào)一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：型號(hào)Z-290 kW29NPV440NUA76NIr/min1000Nn377. 0aR試用解析法計(jì)算四級(jí)起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電阻值。試用解析法計(jì)算四級(jí)起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電阻值。 解解已知起動(dòng)

7、級(jí)數(shù)已知起動(dòng)級(jí)數(shù)m=4 A152A7622N1 II選擇選擇895. 215244014IURRam664. 1377. 0895. 2444aRR各分段電阻如下各分段電阻如下 ：250. 0377. 0627. 011aRRR416. 0627. 0043. 1122RRR693. 0043. 1736. 1233RRR153. 1736. 1889. 2344RRR則各級(jí)起動(dòng)總電阻如下：則各級(jí)起動(dòng)總電阻如下： 627. 0377. 0664. 11aRR043. 1627. 0664. 112RR736. 1043. 1664. 123RR889. 2736. 1664. 134RR三、他

8、勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的過(guò)渡過(guò)程三、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的過(guò)渡過(guò)程1.起動(dòng)的機(jī)械過(guò)渡過(guò)程2.電樞電感對(duì)起動(dòng)過(guò)程的影響三、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的過(guò)渡過(guò)程三、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的過(guò)渡過(guò)程 在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，一些電氣參數(shù)（如電壓、電阻等）與負(fù)載在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，一些電氣參數(shù)（如電壓、電阻等）與負(fù)載轉(zhuǎn)矩的突然變化，會(huì)引起過(guò)渡過(guò)程，但由于慣性，這些變化卻不能轉(zhuǎn)矩的突然變化，會(huì)引起過(guò)渡過(guò)程，但由于慣性，這些變化卻不能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩及磁通等參量的突變，而必須是個(gè)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、電流、轉(zhuǎn)矩及磁通等參量的突變，而必須是個(gè)連續(xù)變化的過(guò)程連續(xù)變化的過(guò)程 。電力拖動(dòng)系統(tǒng)中一般存在以下三種慣性：電力拖動(dòng)系統(tǒng)中一般

9、存在以下三種慣性：1機(jī)械慣性機(jī)械慣性 反映在系統(tǒng)的飛輪慣量上，它使轉(zhuǎn)速不能突變。反映在系統(tǒng)的飛輪慣量上，它使轉(zhuǎn)速不能突變。 2電磁慣性電磁慣性 反映在電樞回路電感及勵(lì)磁回路電感上，它們分反映在電樞回路電感及勵(lì)磁回路電感上，它們分別使電樞電流和勵(lì)磁電流不能突變，從而使磁通不能突變。別使電樞電流和勵(lì)磁電流不能突變，從而使磁通不能突變。 3熱慣性熱慣性 它使電動(dòng)機(jī)的溫度不能突變。它使電動(dòng)機(jī)的溫度不能突變。 電力拖動(dòng)的過(guò)渡過(guò)程一般分為兩種：電力拖動(dòng)的過(guò)渡過(guò)程一般分為兩種：1）機(jī)械過(guò)渡過(guò)程）機(jī)械過(guò)渡過(guò)程 它只考慮它只考慮機(jī)械慣性機(jī)械慣性，忽略影響較小的電磁慣，忽略影響較小的電磁慣性。性。2）電氣一機(jī)械過(guò)

10、渡過(guò)程）電氣一機(jī)械過(guò)渡過(guò)程 它同時(shí)考慮它同時(shí)考慮機(jī)械機(jī)械與與電磁電磁兩種慣性。兩種慣性。電力拖動(dòng)系統(tǒng)存在下列兩個(gè)時(shí)間常數(shù)：（1）電磁時(shí)間常數(shù)： ；（2）機(jī)電時(shí)間常數(shù)：在對(duì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)按下列兩種情況進(jìn)行分析： RLTaa22375MeTGD RTC C一、 起動(dòng)時(shí)的機(jī)械過(guò)渡過(guò)程 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)串固定電阻全壓起動(dòng)1電樞串固定電阻起動(dòng)的過(guò)渡過(guò)程電樞串固定電阻起動(dòng)的過(guò)渡過(guò)程 RInCRIEUaeaa2emTd375 dlaGDnTTCItRRRaeaCRIUn22d375dlaaTeTTIGD RICC CtddaBMIITt/BLTITC負(fù)載轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的負(fù)載電流，即電動(dòng)機(jī)起動(dòng)

11、完畢負(fù)載轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的負(fù)載電流，即電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完畢后，保持后，保持穩(wěn)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行穩(wěn)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的電樞電流時(shí)的電樞電流 22375MeTGD RTC C電力拖動(dòng)系統(tǒng)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電時(shí)間常數(shù)機(jī)電時(shí)間常數(shù)，是表征機(jī)，是表征機(jī)械慣性的一個(gè)非常重要的物理量械慣性的一個(gè)非常重要的物理量 ddaaBtMtMIIItTT其解為其解為/eMt TaBIIK為電流的為電流的起始值起始值 AIABKII其中其中或或/A()eMt TaBBIIII/BA(1 e)eMMt Tt TaIII從上式說(shuō)明，電樞電流隨著時(shí)間成指數(shù)變化?；蚧?A()eMt TaBBIIII/BA(1 e)eMMt Tt TaIII起動(dòng)過(guò)程中電樞電

12、流的變化曲線/BABeMt TeeeUI RUI RUI RnCCC/BAB()eMt Tnnnn/BA(1e)eMMt Tt Tnnn或或 過(guò)渡過(guò)程開(kāi)始時(shí)轉(zhuǎn)速的起始值過(guò)渡過(guò)程開(kāi)始時(shí)轉(zhuǎn)速的起始值A(chǔ)n當(dāng)起動(dòng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)當(dāng)起動(dòng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)Bn機(jī)械特性上負(fù)載轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性上負(fù)載轉(zhuǎn)矩 （或負(fù)載電流（或負(fù)載電流 ）對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，）對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，即過(guò)渡過(guò)程結(jié)束時(shí)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。即過(guò)渡過(guò)程結(jié)束時(shí)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。 LTLI/B(1 e)Mt Tnn起動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速的上升曲線求出過(guò)渡過(guò)程中某一段的時(shí)間求出過(guò)渡過(guò)程中某一段的時(shí)間 ABCBlnxMIItTIIABCBlnxMnntTnnABCBlnxMTTtTTT或或或或

13、2電樞串多級(jí)電阻起動(dòng)的過(guò)渡過(guò)程電樞串多級(jí)電阻起動(dòng)的過(guò)渡過(guò)程 他勵(lì)電動(dòng)機(jī)二級(jí)起動(dòng)的電路及特性他勵(lì)電動(dòng)機(jī)二級(jí)起動(dòng)的電路及特性 第一級(jí)起動(dòng)時(shí)第一級(jí)起動(dòng)時(shí) 212RRRRa2T2121375)(CCRRRGDTeatM)e1 (1/1tMTtznn11/1/e)e1 (tMtMTtTtzaIII轉(zhuǎn)速變化曲線機(jī)械特性曲線電流變化曲線 例例9-39-3 一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)為：一臺(tái)他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)為： kW29NPV440NUA76NIr/min1000Nn已知四段起動(dòng)電阻為：已知四段起動(dòng)電阻為： 212. 01R405. 02R695. 03R158. 14R377. 0aR電樞電阻電樞電阻

14、系統(tǒng)飛輪慣量系統(tǒng)飛輪慣量22mN05.49GD求分級(jí)起動(dòng)總的起動(dòng)時(shí)間。求分級(jí)起動(dòng)總的起動(dòng)時(shí)間。解：解： NNNnRIUCae411. 01000377. 07644093. 3411. 055. 955. 9eTCC615. 193. 3411. 02TeCCs231. 0s615. 1375)158. 1695. 0405. 0212. 0377. 0(05.491tMTs137. 0s615. 1375)695. 0405. 0212. 0377. 0(05.492tMTs081. 0s615. 1375)405. 0212. 0377. 0(05.493tMTs048. 0s615. 1

15、375)212. 0377. 0(05.494tMTs031. 0s615. 1375377. 005.49tMTA152A7622N1IIIst設(shè)設(shè)A2 .91A762 . 12 . 1N2IIIxA76N IIz61. 15ln762 .9176152lnln21zzIIII)(4321tMtMtMtMstTTTTttMzzTIIII4ln21 =(0.231+0.137+0.0808+0.0478)1.61s+40.0306s=0.922s 理想的起動(dòng)電流變化規(guī)律3加快起動(dòng)過(guò)程的途徑加快起動(dòng)過(guò)程的途徑 1）減小系統(tǒng)的飛輪慣量，以減小機(jī)電時(shí)間）減小系統(tǒng)的飛輪慣量，以減小機(jī)電時(shí)間常數(shù)，從而降

16、低系統(tǒng)的慣性常數(shù)，從而降低系統(tǒng)的慣性 2）在設(shè)計(jì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，盡可能設(shè)法改）在設(shè)計(jì)電力拖動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，盡可能設(shè)法改善起動(dòng)過(guò)程中電樞電流的波形善起動(dòng)過(guò)程中電樞電流的波形 （二）電樞電路電感對(duì)起動(dòng)過(guò)程的影響（二）電樞電路電感對(duì)起動(dòng)過(guò)程的影響 電磁時(shí)間常數(shù)為電磁時(shí)間常數(shù)為 aataRLT式中，式中，La 為電樞電路的總電感為電樞電路的總電感 當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)時(shí)，則過(guò)渡過(guò)程分兩階段：當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)時(shí)，則過(guò)渡過(guò)程分兩階段：第一階段，電樞電流從零增加到第一階段，電樞電流從零增加到Iz 之前，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零。之前，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零。tILRIUaaaadd)e1 (/taTtscaIIascRUI/式中式

17、中第二階段，過(guò)了第二階段，過(guò)了tz 后，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始加速，機(jī)械慣性與電磁慣性同時(shí)后，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始加速，機(jī)械慣性與電磁慣性同時(shí)存在存在 aaaaaEtILRIUddtnGDTTzdd3752tnCGDIITzadd3752或或ztatMtatMtanTTnTTtnTtn11dd1dd22該方程的解為該方程的解為zttnccn21ee21式中式中tMtatataTTTT4121211tMtatataTTTT4121212考慮電樞電感時(shí)，無(wú)振蕩情況下的變化曲線)ee(212211ttaccIzTICGD3752其中其中c1及及c2積分常數(shù)，由初始條件決定積分常數(shù)，由初始條件決定 tatMTT41）當(dāng)）當(dāng)

18、 時(shí)，時(shí)，1和和2為負(fù)實(shí)為負(fù)實(shí)數(shù)數(shù)ztztznnnn21ee211212ztttMtazscaITTIII)ee (41212）當(dāng)）當(dāng) 時(shí)，時(shí)，1和和2為負(fù)共為負(fù)共軛復(fù)數(shù)軛復(fù)數(shù)tatMTT4考慮電樞電感時(shí)，有振蕩情況下的變化曲線j2j11421tMtataTTTtaT21式中式中zttatMzntTTnn)sin(e4114tg1tMtaTT式中式中zttMtazscaItTTIIIsine14)(23.6 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速A A、與調(diào)速有關(guān)的性能指標(biāo)、與調(diào)速有關(guān)的性能指標(biāo)a、調(diào)速范圍調(diào)速范圍D：定義：定義： 調(diào)速范圍定義為拖動(dòng)系統(tǒng)的最高轉(zhuǎn)速（或速度）與最低調(diào)速范圍定義為拖動(dòng)系統(tǒng)的最高轉(zhuǎn)速（或

19、速度）與最低轉(zhuǎn)速（或速度）之比，即：轉(zhuǎn)速（或速度）之比，即：maxmaxminminnvDnv（3-46）b、靜差率、靜差率 ：定義：定義： 對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的靜差率即轉(zhuǎn)速變化率，它是指理想空載對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的靜差率即轉(zhuǎn)速變化率，它是指理想空載轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速變化量與空載轉(zhuǎn)速的百分比，即：轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速變化量與空載轉(zhuǎn)速的百分比，即：000100%100%NNnnnnn（3-47）D與是相互關(guān)聯(lián)的，它們之間的關(guān)系可用圖3.21加以說(shuō)明之。 圖3.21中的曲線1、2分別給出了他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性、電樞回路串電阻的人工機(jī)械特性以及恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性。圖3.21 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與靜差率之

20、間的關(guān)系對(duì)于實(shí)際的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，若按低速時(shí)選擇，則高速時(shí)的自然滿足要求。于是有：maxmaxmin0NnnDnnn 又根據(jù)式（3-47）知： ，將其代入上式得靜差率 與調(diào)速范圍 之間的關(guān)系為：0NnnNoImagemax(1)NnDn（3-48）上式表明，若低速時(shí) 的滿足要求，低速時(shí)的 越大則調(diào)速范圍 越??；nDDc、調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性： 采用有級(jí)和無(wú)級(jí)調(diào)速來(lái)描述調(diào)速的平滑性，其性能指標(biāo)為平滑采用有級(jí)和無(wú)級(jí)調(diào)速來(lái)描述調(diào)速的平滑性，其性能指標(biāo)為平滑系數(shù)。平滑系數(shù)定義為相鄰兩級(jí)的轉(zhuǎn)速比，即：系數(shù)。平滑系數(shù)定義為相鄰兩級(jí)的轉(zhuǎn)速比，即：1iinKn（3-49）上式中， 越接近于1，則平滑性越好。

21、若采用無(wú)級(jí)調(diào)速，即速度連續(xù)可調(diào)，則 。 K1K d：原始投資與運(yùn)行成本：原始投資與運(yùn)行成本 調(diào)速系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括設(shè)備的原始性一次投資和設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用。運(yùn)行費(fèi)用主要是指調(diào)速過(guò)程中的損耗，通常用效率來(lái)衡量，即：2212100%100%PPPPp（3-50）B B、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)常用的調(diào)速方法、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)常用的調(diào)速方法根據(jù) 可知，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)可以采用下列兩種方法調(diào)速： 1aaeeRUnICC1. 1. 降低電樞電壓降速降低電樞電壓降速a a、電樞回路串電阻降壓降速、電樞回路串電阻降壓降速 圖3.22給出了他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)電樞回路串電阻時(shí)的人工機(jī)械特性和恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性。圖3.22 電樞回路

22、串電阻情況下的人工機(jī)械特性和負(fù)載特性結(jié)論： 隨著電樞回路電阻的增加，理想空載轉(zhuǎn)速不變，機(jī)械特性的硬隨著電樞回路電阻的增加，理想空載轉(zhuǎn)速不變，機(jī)械特性的硬度變軟，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速下降。因此，電樞回路串電阻只能在額定轉(zhuǎn)速度變軟，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速下降。因此，電樞回路串電阻只能在額定轉(zhuǎn)速（又稱(chēng)為基速）以下調(diào)速。（又稱(chēng)為基速）以下調(diào)速。電樞回路串電阻調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析如下：直流電動(dòng)機(jī)的輸入電功率為：11()aaaaPU IERII（3-51）忽略機(jī)械耗和鐵耗，并根據(jù)上式得電動(dòng)機(jī)的總損耗為：21111010(1)(1)(1)aeaaaaaaeEC npI RU IE IU IU IUC nnPn （3-52）于是，電機(jī)

23、的效率為：11001 (1)PpnnPnn （3-53） 可見(jiàn)，隨著轉(zhuǎn)速的下降，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率降低。b b、降低電源電壓降壓降速、降低電源電壓降壓降速 圖3.23給出了他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降低電源電壓時(shí)的人工機(jī)械特性以及恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性。圖3.23 降低電源電壓情況下的人工機(jī)械特性和負(fù)載特性 結(jié)論： 隨著外加電源電壓的降低，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降。調(diào)壓調(diào)速時(shí)的特隨著外加電源電壓的降低，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降。調(diào)壓調(diào)速時(shí)的特點(diǎn)是：其機(jī)械特性的硬度保持不變點(diǎn)是：其機(jī)械特性的硬度保持不變，從而確保了這種調(diào)速方法具有更寬的調(diào)速范圍。2. 2. 弱磁升速弱磁升速圖3.25給出了他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)弱磁調(diào)速時(shí)的人工機(jī)械特性

24、。傳統(tǒng)的可調(diào)壓電源可采用如圖3.24所示的發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)組方案。圖3.24 直流發(fā)電機(jī)-電動(dòng)機(jī)機(jī)組的可調(diào)直流電源 目前應(yīng)用較為廣泛的是靜止變流器方案，如相控變流器和斬控變流器，有關(guān)內(nèi)容已在電力電子技術(shù)中介紹過(guò)。圖3.25 勵(lì)磁改變情況下的直流電動(dòng)機(jī)人工機(jī)械特性和負(fù)載特性 結(jié)論： 隨著勵(lì)磁電流的減小，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速升高。為了確保電機(jī)的磁隨著勵(lì)磁電流的減小，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速升高。為了確保電機(jī)的磁路不至于過(guò)飽和，通常，弱磁調(diào)速一般在基速（額定轉(zhuǎn)速）以上進(jìn)路不至于過(guò)飽和，通常，弱磁調(diào)速一般在基速（額定轉(zhuǎn)速）以上進(jìn)行。行。弱磁調(diào)速時(shí)的過(guò)渡過(guò)程可用圖3.26加以描述。圖3.26 他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)弱磁升速的過(guò)

25、渡過(guò)程 為了獲得較高的調(diào)速范圍，通常將額定轉(zhuǎn)速以上的弱磁升速與額定轉(zhuǎn)速以下的降壓調(diào)速配合使用。C C、調(diào)速方式與負(fù)載類(lèi)型的配合、調(diào)速方式與負(fù)載類(lèi)型的配合調(diào)速系統(tǒng)須滿足下列兩個(gè)準(zhǔn)則：調(diào)速系統(tǒng)須滿足下列兩個(gè)準(zhǔn)則： （1 1）在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)電機(jī)不至于過(guò)熱，為此，求：）在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)電機(jī)不至于過(guò)熱，為此，求： ； （2 2）電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力要盡可能得到充分利用。）電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力要盡可能得到充分利用。aNII鑒于此，不同類(lèi)型的負(fù)載必須選擇合適的調(diào)速方式。鑒于此，不同類(lèi)型的負(fù)載必須選擇合適的調(diào)速方式。1. 調(diào)速方式下面分別就不同調(diào)速方式以及各種調(diào)速方式所適合的負(fù)載類(lèi)型加以討論。電力拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速方式

26、主要分為兩大類(lèi)：（1 1）恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式：在保持 不變的前提下， 保持不變；（2 2）恒功率調(diào)速方式恒功率調(diào)速方式：在保持 不變的前提下， 保持不變。emTaNIIaNIIemP（a) 對(duì)于電樞回路串電阻調(diào)速（或降壓調(diào)速）方式：對(duì)于電樞回路串電阻調(diào)速（或降壓調(diào)速）方式：由于調(diào)速過(guò)程中， ， 保持不變，故電磁轉(zhuǎn)矩為：N aNIIemTNNNTCIT常數(shù)電機(jī)軸上的輸出功率為：2()10001000609550emememTTT nnPn結(jié)論： 電樞回路串電阻與減低電源電壓的降壓調(diào)速均屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方電樞回路串電阻與減低電源電壓的降壓調(diào)速均屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，其軸上容許的輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比。式，其軸上容許的輸出功率與轉(zhuǎn)速成正比。（b) 對(duì)于弱磁調(diào)速方式：對(duì)于弱磁調(diào)速方式：由于調(diào)速過(guò)程中，保持 不變，于是有：aNII1NaNeUR IKC nn 將上式代入電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式得：1emTNTNKTCIC KInn于是有：95509550emT nKP常數(shù)結(jié)論： 弱磁調(diào)速屬于恒功率調(diào)速方式，其容許的輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比。弱磁調(diào)速屬于恒功率調(diào)速方式，其容許的輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成反比。結(jié)論： 基速以下，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，而基速以基速以下，他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，而基速以上，則采用恒功率